MỞ ĐẦU Trong tiến trình phát triển của khoa học đã xuất hiện hai xu hướng trái ngược nhau, đó là quá trình phân chia và quá trình liên kết. Một mặt do khoa. học ngày càng phát triển. khối lượng trì thức của loài người tăng lên nhanh chóng.
các vấn để tần nghiên cứu ngày càng nhiều hơn và phức tạp hơn. buộc các nhà khoa học không thể cùng một lúc nghiên cứu nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau. do vậy họ phải chuyên môn hóa vào một hoặc một vài lĩnh vực chuyên môn hẹp để có được những kết qua nghiên cứu sâu sắc. Điều này đẫn đến sự ra đời của nhiều ngành hẹp hơn.
chuyên sâu hơn từ một ngành khoa học ban- đầu. Mặt khác do chuyên môn hóa trong nghiên cứu ngày càng sâu, các nhà khoa học ngày càng mất đi tiếng nói chung trong nghiên cứu. “Đồng thời có những vấn để khoa học lại trở nên không thể giải quyết dược nếu chỉ sử dụng các kiến thức và công cụ của một ngành khoa học. Từ đó nãy sinh quá trình lên kết các khoa học.
hình thành nên các môn khoa học có tính chất liên ngành để giải quyết. các vấn để chung đối với nhiều ngành khoa học khác nhau. Môn lý thuyết hệ thống và điều khiển học ra đời trong xu hướng thứ 2 này. Nó sử dụng những kết quả oa nghiên cứu đạt được trong nhiều ngành khoa Học khác nhau làm cơ sở để tổng quát hóa thành những tính qui luật chung.
dồng thời những kết quả tổng quát hóa lại phục.vụ trỏ lại cho việc giải quyết các vấn để chung cho nhiều ngành khoa học, khác. Sự ra đời của lý thuyết hệ thống và điều khiển học diễn ra vào những năm 40.của thế kỷ XX, trên cơ sở của sự phát triển của khoa học ở các lĩnh vực kỹ thuật, sinh lý, sinh vật, - .toán học, kinh tế học. Lý thuyết hệ thống và: điều, khiển học là khoa học về tính chung nhất của các qui luật hoạt động và điều khiển của các hệ thống bất kỳ. Tính chung nhất của eác qui luật tổ chức và hoạt động trong các hệ thống khác nhau có được là do bản chất của các quá.
trong, mọi hệ thống đều là quá trình thông tin. Môn hoc nghién cứu, các. trình thông, tin tr ong mọi hệ thống.qu1 luật: chụng VỀ. và, biến đổi: thong tin dién ra khi hé thống.
vận động và phat, tr ién. ‘Do cé' ban- chat théng:tin’ gidng nhau. luật: diều khiển trong ' các ‘he: thống cũng giống rihau:.Điều khiển học Ae be phát hiện⁄ nghiên cứu và:thiết lập các qui luật ehụng nhất về điểu khiểií hệ thống: Nó xây: dựng những nguyên lý chung về. điều khiển, ‘ap dụng các phương thức điều.
khiển hoàn chỉnh đã được phát: hiện ở các hệ thống có tổ chức 'eao vào các hệ thống khác có tổ chức thấp hơn, từ đó thiết lập các phương. pháp chung để điều khiển các hệ thống. bat kỳ: - ''Với sự phát triển của nền kinh'tế, khối. lượng thông tin: - cần thu nhận và xủ lý tăng lên nhanh chóng.
Với-cách tiếp cận hệ. những nguyên lý và phương pháp, đặc thù cho phép thiết, kế và áp dụng. các phương tiện kỹ thuật mới nhất dé. thực hiện, công nghệ xử lý thong tin.
Điều này cho, phép. nang cao năng suất. lao, động qua việc nâng cao tính linh hoạt và căn cứ của các quyết định. Có thể nói rằng môn khoa học: này-trang bị: chơ chúng ` ta phương pháp tư duy hệ thống với.
đặc trưng cở bản: là:tïm ra những đường nét chung: cua những hiện:tượng hoàn toàn khác nhau.đó rút ra nguyên tắc chủng chø sự vận động của các hiện: tượng đó; chỉ ra.khả năng sử dụng: một. số: phương. pháp điều khiển giống nhảu trong các Hệ thống đó.6 €S—————— - —— ~ — - - - ee a _ CHƯƠNGL. NHỮNG VẤN ĐỂ CƠ BẢN CUA LY THUYET HE THONG 1.
KHÁI NIỆM HỆ THỐNG Hệ thống là một tập hợp các phần tử, có sắp xếp. có liên hệ với nhau theo một quy luật nào đó và. thực hiện một chức năng, nhiệm vụ nhất định. Dấu hiệu cơ bản để nhận biết được tính quy luật trong mối liên hệ giữa các phần tử là một mặt nó có thể làm mất đi một số thuộc tính của từng phần tử, mặt khác nó lại làm xuất hiện một số thuộc tính mới đặc trưng cho cả hệ thống chứ không có ở mỗi phần tử.
Những thuộc tính chung mới xuất hiện này gọi là tính trồi. Nhờ tính trồi hệ thống sẽ thực hiện được chức năng, nhiệm .vụ đặt ra cho hệ thống. | Như vậy, hệ thống không phải là một phép cộng giản đơn các phần tử của nó, mà các phần tử cần phải được sắp xếp theo một trật tự nhất định. tương quan tương tác với nhau một cách chặt chẽ.
Điều này có nghĩa là sự thay đổi của một:hay một số phần tử. sự thay đối của một hay một số mối liên hệ giữa các phần tử sẽ dân đến sự thay đổi đây chuyển ở các phần tử khác, các mối liên hệ khác.7 Hệ thống là một khái niệm tương đối. Cũng một tập _hợp nhưng trong trường hợp này thì được coi là hệ thống, còn trong. trường hợp khác lại được coi là phần tử của hệ - bậc cao hơn, - ——-—— Ở đây cũng cần lưu ý rằng khi mục tiêu nghiên cứu được đặt ra đối với tập hợp nào, thì tập hợp đó phải được coi la hệ thống, cònn phần t tử là các bộ phận cấu thành của — nó.
Hệ thống tồn tại trong môi trưởng. Môi trường của hệ thống là tập hợp tất cả những gì không nằm trong hệ thống nhưng lại có tác động qua lại với hệ thống. ee ee Một hệ thống chỉ có thể tổn.tại và phat. triển bình thường khi nó có quan hệ chặt chẽ với môi trường v và môi trường phải đồng chất vvới hệ thống.
Các mối liên hệ. của hệ thống với. môi trường có thể ————_—___B_ là liên hệ vật chất, có thể là liên hệ thông ‘tin, t có the la hen hệ: nang lượng. ¬ Sự tac động.
qua Tại giữa hệ thống: VỐI môi trường thực hiện thông qua đầu vào và đầu ra của hệ thống. của hệ thống là tác động của môi trường lên hệ thống và thường được ký, hiệu làX. Đầu ra của hệ thống là tác:- động của hệ: thống - đối VỚI tạ môi trường và thường ký hiệu là Y. Phép biến đổi:của hệ thống là khả năng thực tế khách: quan của hệ thống trong việc biến đầu vào thành đầu:-ra.
Phép biến đổi của. hệ thống thường dược đặc trưng bằng một toán tử biến đổi ký hiệu: là: E. Khi đó hệ thống có thể được biểu diễn qua phép biến đổi sau: Y= “FX.8 Độ đa: dạng của hệ thống là mức độ khác nhau giữa các trạng thái hoặc giữa các phần tử của hệ thống. Nếu hệ thống có n phần tử hoặc trạng thái có thể có thì độ đa đạng của nó có thể xác định bằng công thức: _V= log,n (b9): Mục tiêu của hệ thống là một trạng thái mà hẹ thống mong muốn và cần đạt tới.
Trong vũ trụ tổn tại vô số các hệ thống khác nhau. Tùy thuộc vào các tiêu chí được chọn người ta chia. các hệ thống trong thực tế thành các loại cơ bản sau: - Căn cứ vào khả năng xác định hệ thống bằng các don vi do cu thé phan thanh hệ thống vật chất và hệ thống trừu tượng. Hệ thống vật “chat là hệ thống mà ta có thể đo được trạng thái của nó bằng các đại lượng vật lý.
còn ngược lại là hệ trừu tượng. Chăng hạn, hệ kinh tế là hệ vật chất vì 'các sản phẩm của nó cũng như nguyên vật liệu có thể cân đong đo đếm được. Còn hệ thống các quan điểm triết học là hệ thống trừu tượng: - Căn cứ vào ngưồn gốc xuất hiện: của hệ thống, các hệ thống phân thành hệ thống tự nhiên và hệ thống nhân tạo. Hệ thống tự nhiên là hệ thống vốn tự nó có trong tự nhiên, nghĩa là,sự xuất hiện của nó không c có sự tham gia của con người.
- mo : Hệ thống nhân tạo là hệ ‘thong doc con người tạo ra. - Dựa vào mức độ quan hệ với môi trường, các hệ thống phan thanh he thong mở và hệ thống đóng. Hệ thống mở là hệ thống có “chịu tác động của mội trường. Đối với hệ thống mở sự hoạt động của nó được xác.
ca thong tin bén, trong hé thống và. thông tin bên ngoài của mội trường. mở khác nhau. của hệ thống sẽ quyết định qaức: độ, chủ động.
của hệ thống trong sự. qua lại với môi.: Trong hệ thống mo trạng thái sau của hệ thống không những phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của nó. mà còn: phụ thuộc vàó nhiều yếu. tố: khác: nữa ¡ nhu tac động từ môi trường.
` ms ae ¬ “Hệ thống, đồng là hệ thống không c có ó quan “he với môi ti udne. - Đối với các hệ thống đồng thì ‹ quá. trình biến đối của hệ thống hoàn toàn do thông tin nội bộ của nó quyết định. Trong các hệ thống đóng thường trạng.
thái sau, cua, hệ thống do tr ang thai ban dau của nó quy định. độ: đa, dang, cac hệ thống. được “phân, chia thành hệ thong đơn giản, hệ. lớn; và, he thong phức tạp.
He thong don:gian dài hệ thống gồm ít phair, tử và các mối ¡ liên hệ giữa chúng không phức tập. vì: vậy: hoat động của nó có thể nghiên cứu như một. nguyên thể, không cần chia nhỏ thành. - Hệ thống lớn là hệ thống bao ¿ gồm một số ‘Jon các phần tử tương:quan và.
Các mối liên hệ này. thường chồng chéo, do.vậy: để nghiên cứu ‘thudng phải phân chia nó ra thành các bộ phận nhỏ hơn.Các bộ phận này được coi nhự các hệ, thống độc lập tương đối và được nghiên cứu một cách riêng rẽ sau đó được tập hợp lại để có được kết. qua’ nghiên cứu đối với ca hệ: thống. ' Hệ thống phức tap khac.
hé thong lớn. ở chỗ cấu tric của nó: rất ; chặt: chế. méi hen hệệ phụ thuộc giữa: "cáo phan ư chặt chẽ tới Tức hoặc không thể chia: hệ thống thành các phân: hệ đơn giản hơn để nghiên cứu một cách riêng rế, hoặc nếu chia ra thì sẽ làm mat di những thuộc tính chung của cả hệ thống, do vậy có thể thu được. luận thiếu chính, xác.
Để nghiên cứu những hệ này người ta buộc phải nghiên cứu chúng như những nguyên thể. :— - Dựa vào mức độ phụ thuộc vào yếu tố thời gian, các hệ thống chia thành hệ thống động và hệ thống tĩnh. '' Hệ thống động là hệ thống có trang thai thay đổi theo thời gian.